Obiectivul este înlocuirea materialelor derivate din petrol care nu se degradează
Cuprins
Aplicații potențiale: electronice ecologice, stocarea energiei, ambalaje durabile, textile inteligente, printre altele.
- Bacteriile produc celuloză biodegradabilă.
- Nouă tehnică: rotație controlată pentru alinierea fibrelor.
- Se adaugă nanolame de nitrură de bor.
- Rezultat: material rezistent, flexibil și transparent.
- Înlocuitor potențial pentru plastic, ambalaje, textile, electronică verde.
- Până la 553 MPa rezistență la tracțiune.
- 3 ori mai bună disipare termică.
- Tehnologie scalabilă și cu impact redus asupra mediului.
Universitatea din Houston dezvoltă un posibil înlocuitor pentru plastic
Celuloză bacteriană îmbunătățită pentru materiale rezistente și ecologice de uz cotidian
Ca răspuns la problema gravă a poluării cu plastic la nivel mondial, profesorul asistent Maksud Rahman de la Universitatea din Houston a dezvoltat o nouă metodă de fabricare a celulozei bacteriene cu proprietăți mecanice și funcționale semnificativ îmbunătățite. Această celuloză modificată are potențialul real de a înlocui plasticul în diverse aplicații de uz cotidian, de la ambalaje la textile și dispozitive electronice.
Ce este celuloza bacteriană?
Celuloza bacteriană este un biopolimer natural, biodegradabil și biocompatibil, produs de bacterii precum Komagataeibacter xylinus. Spre deosebire de plastic, nu provine din petrol și nu generează deșeuri persistente în mediu.
Cu toate acestea, slăbiciunea mecanică și funcționalitatea limitată au împiedicat utilizarea sa pe scară largă până acum.
Inovație tehnologică: alinierea nanofibrelor prin flux rotativ
Echipa lui Rahman a introdus un sistem de cultivare rotativă, în care bacteriile producătoare de celuloză sunt cultivate într-un cilindru oxigenat care se rotește constant. Această rotație creează un flux direcțional al lichidului, care obligă bacteriile să se miște în mod ordonat.
Rezultatul
O structură de celuloză cu nanofibre aliniate, care îmbunătățește considerabil rezistența, flexibilitatea și stabilitatea mecanică.
Reinforțare cu nanomateriale: nitrură de bor
Pentru a face un pas mai departe, cercetătorii au adăugat nanolame de nitrură de bor în mediul de cultură. Rezultatul a fost un material hibrid cu:
- Rezistență la tracțiune de până la 553 MPa.
- Transparență optică.
- Stabilitate mecanică pe termen lung.
- Disipare termică de trei ori mai eficientă decât celuloza nemodificată.
Aceste proprietăți deschid calea către aplicații în managementul termic, materiale structurale, electronică ecologică, textile tehnice și multe altele.
Un proces simplu, scalabil și durabil
Unul dintre cele mai mari avantaje ale abordării lui Rahman este scalabilitatea sa. Este vorba de un proces biotehnologic într-o singură etapă, fără necesitatea utilizării de substanțe chimice toxice sau condiții extreme.
Sistemul permite ajustarea proprietăților materialului prin modificarea condițiilor de cultivare sau a nanomaterialelor adăugate. Cu alte cuvinte, produsul final poate fi personalizat în funcție de aplicația dorită.
Potențialul acestei tehnologii
Această descoperire are un impact direct asupra luptei împotriva plasticului. Datorită originii sale naturale, biodegradabilității și performanței ridicate, celuloza bacteriană îmbunătățită ar putea înlocui polimerii sintetici în sectoare cheie:
- Ambalaje biodegradabile pentru alimente, băuturi și produse de consum.
- Textile durabile cu proprietăți tehnice.
- Electronice ecologice cu o mai bună gestionare termică.
- Materiale medicale, cum ar fi pansamente sau bandaje biodegradabile.
- Componente pentru baterii și dispozitive de stocare a energiei.
În plus, procesul este cu consum redus de energie, nu depinde de resurse fosile și se bazează pe culturi bacteriene care pot fi scalate fără a dăuna mediului.
Această dezvoltare nu reprezintă doar o etapă importantă în știința materialelor, ci poate deveni un instrument real pentru transformarea relației noastre cu plasticul și pentru a avansa către o economie cu adevărat circulară și durabilă.
